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未来固态电池将取代锂电池

时间:2018-08-27   来源:admin

锂电安全一直都是行业关心的问题。由于应用端及政策层面对能量密度的要求不断提升,三元电池成为主流技术路线的趋势已不可逆转。但时至今日,困扰三元电池的安全性仍然没有得到很好的解决,就连号称BMS做到全球最好的特斯拉,也是安全事故不断,2017年仅国内就有两辆ModelS发生严重起火事件,三元电池的安全性仍然受到大家的质疑。

随着新能源汽车的发展,高能量密度、高安全性电池成为市场的必争目标。有专家认为,利用固态电解质替代传统电解质是从本质上提升锂电池安全性的必由之路。全固态锂离子电池采用固态电解质替代传统有机液态电解液,有望从根本主解决电池安全性问题,是电动汽车和规模化储能理想的化学电源。全固态锂离子电池的结构包括正极、电解质、负极,全部由固态材料组成。

与传统电解液锂离子电池相比具有的优势。完全消除了电解液腐蚀和泄露的安全隐患,热稳定性更高。由于液态电解质中含有易燃的有机溶液,发生短路温度骤升时容易发生燃烧和爆炸,需要安装抗温升和防短路的安全装置结构。而固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题,也克服了锂枝晶现象,因而全固态电池具有极高安全性。不必封装液体,支持串行叠加排列和双极结构,提高生产效率;由于固体电解质的固态特性,可以叠加多个电极。

电化学稳定窗口宽(可达5V以上),可以匹配高电压电极材料;固体电解质一般是单离子导体,几乎不存在副反应,使用寿命更长;相对较轻,相比液态电池,相同容量的电池组,固态电解质电池相对较轻。然而,固态电池也有缺点。固态电解质电导率总体偏低导致了其倍率性能整体偏低,内阻较大,充电速度慢,且成本总体偏高,现在的固态电池如果要和普通锂离子电池在传统市场上竞争,并没有太大的优势。因此,发挥固态电池本身高安全性、高温稳定性、可能达到的柔性等其它多功能特性,与传统锂离子电池在差异化的市场中进行竞争,可能是固态电池近期内比较有希望的市场突破方向。

从整体来看,固态电池现在的制备技术成熟度还有待加强,能形成规模产能的企业有限,技术规模化扩产需要克服的困难还有很多,仍处于推广发展期。但可以预期的是,随着研发和工业技术的不断发展,全固态电池中的科学和工艺上的问题会逐渐得到缓解,在未来几年,固态电池产品的市场会迎来蓬勃发展的机遇。

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